Question

二甲醚是一種重要的清潔燃料，可替代氟利昂作制冷劑，對(duì)臭氧層無(wú)破壞作用．工業(yè)上可利用水煤氣合成二甲醚，總反應(yīng)為：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol
（1）在一定條件下的密閉容器中，該總反應(yīng)達(dá)到平衡，只改變一個(gè)條件能同時(shí)提高反應(yīng)速率和CO的轉(zhuǎn)化率的是

 

（填字母代號(hào)）．
a．降低溫度　b．加入催化劑　c．縮小容器體積　d．增加H₂的濃度　e．增加CO的濃度
（2）該反應(yīng)的化學(xué)平衡常數(shù)表達(dá)式K=

 

．溫度升高平衡常數(shù)

 

（填“變大”、“變小”、“不變”）
（3）在一體積可變的密閉容器中充入3mol H₂、3mol CO、1mol CH₃OCH₃、1mol CO₂，在一定溫度和壓強(qiáng)下發(fā)生反應(yīng)：3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），經(jīng)一定時(shí)間達(dá)到平衡，并測(cè)得平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍．
問(wèn)：①反應(yīng)開(kāi)始時(shí)正、逆反應(yīng)速率的大�。簐_（正）

 

v_（逆）（填“＞”“＜”或“=”），理由是

 

．
②平衡時(shí)n（CH₃OCH₃）=

 

，平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率為

 

．
③在該反應(yīng)條件下能判斷反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)的依據(jù)是

 

（填編號(hào)）．
A．v（CO）=3v（CO₂）        B．生成a mol CO₂的同時(shí)消耗3a mol H₂
C．c（CO₂）=c（CO）         D．混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變
E．氣體的密度不再改變        F．氣體的總質(zhì)量不再改變．

Answer 1

考點(diǎn)：化學(xué)平衡的影響因素,化學(xué)平衡常數(shù)的含義,化學(xué)平衡狀態(tài)的判斷

專題：化學(xué)平衡專題

分析：（1）改變條件增大反應(yīng)速率，可以采取加入催化劑、升溫、加壓、增大濃度等措施，且提高CO的轉(zhuǎn)化率應(yīng)使平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，結(jié)合平衡移動(dòng)原理分析解答；
（2）依據(jù)平衡常數(shù)概念寫出表達(dá)式，反應(yīng)是放熱反應(yīng)，升溫，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
（3））①平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍，說(shuō)明混合氣體總的物質(zhì)的量減小，反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行；
②設(shè)平衡時(shí)CH₃OCH₃的物質(zhì)的量變化量為xmol，利用三段式表示出平衡時(shí)各組分的物質(zhì)的量，由平衡時(shí)密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時(shí)的

1

1.6

，據(jù)此列方程計(jì)算解答；
③化學(xué)平衡的標(biāo)志是正逆反應(yīng)速率相同，個(gè)組分含量保持不變分析判斷選項(xiàng)；

解答： 解：（1）a．正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，降低溫度，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，但反應(yīng)速率減小，故a錯(cuò)誤；
b．加入催化劑，反應(yīng)速率增大，不影響平衡移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率不變，故b錯(cuò)誤；
c．正反應(yīng)為氣體體積減小的反應(yīng)，縮小容器體積，壓強(qiáng)增大，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故c正確；
d．增加H₂的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，CO的轉(zhuǎn)化率增大，故d正確；
e．增加CO的濃度，反應(yīng)速率增大，平衡向正反應(yīng)移動(dòng)，但CO的轉(zhuǎn)化率減小，故e錯(cuò)誤；
故答案為：cd；
（2）3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）△H=-246.4kJ/mol，反應(yīng)的平衡常數(shù)為：K=

c(CH3OCH3)c(CO2)

c3(H2)c3(CO)

； 反應(yīng)是放熱 反應(yīng)，升溫，平衡逆向進(jìn)行，平衡常數(shù)減��；
故答案為：

c(CH3OCH3)c(CO2)

c3(H2)c3(CO)

，變��；
（3）①平衡時(shí)混合氣體密度是同溫同壓下起始時(shí)的1.6倍，同溫同壓下體積縮小密度增大，正反應(yīng)方向混合氣體總的物質(zhì)的量減小，故反應(yīng)向正反應(yīng)方向進(jìn)行，故反應(yīng)速率V（正）＞V（逆），
故答案為：＞；同溫同壓下體積縮小密度增大，反應(yīng)正向進(jìn)行混合氣體總的物質(zhì)的量減��；
②由平衡時(shí)密度可知，平衡后混合氣體的物質(zhì)的量為起始時(shí)的

1

1.6

，平衡時(shí)總物質(zhì)的量為（3mol+3mol+1mol+1mol）×

1

1.6

=5mol，
設(shè)平衡時(shí)CH₃OCH₃的物質(zhì)的量變化量為xmol，則：
            3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g）
開(kāi)始（mol）：3       3          1          1
變化（mol）：3x      3x         x          x 
平衡（mol）：3-3x    3-3x       1+x        1+x
所以，3-3x+3-3x+1+x+1+x=5，解得x=0.75
故平衡時(shí)n（CH₃OCH₃）=1mol+0.75mol=1.75mol，
平衡時(shí)CO的轉(zhuǎn)化率=

0.75mol×3

3mol

×100%=75%，
故答案為：1.75mol；75%；     
③3H₂（g）+3CO（g）?CH₃OCH₃（g）+CO₂（g），反應(yīng)是氣體體積減小的反應(yīng)
A．依據(jù)反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，v（CO）=3v（CO₂）是表示正反應(yīng)速率之比，表明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故A錯(cuò)誤；        
B．生成a mol CO₂的同時(shí)消耗3a mol H₂，表明反應(yīng)正向進(jìn)行，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡，故B錯(cuò)誤；
C．反應(yīng)速率之比等于化學(xué)方程式計(jì)量數(shù)之比，c（CO₂）=c（CO），和起始量變化量有關(guān)，不能證明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故C錯(cuò)誤；       
D．反應(yīng)前后氣體質(zhì)量不變，氣體物質(zhì)的量減小，反應(yīng)過(guò)程中混合氣體的平均相對(duì)分子質(zhì)量不變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故D正確；
E．體積可變的密閉容器中，氣體質(zhì)量不變，體積發(fā)生變化，所以氣體的密度不再改變，說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故E正確；      
F．密閉容器中氣體質(zhì)量始終不變，氣體的總質(zhì)量不再改變不能說(shuō)明反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，故F錯(cuò)誤；
故答案為：D E；

點(diǎn)評(píng)：本題考查反應(yīng)熱計(jì)算、化學(xué)平衡影響因素、化學(xué)平衡計(jì)算等，難度中等，（3）中注意判斷起始與平衡時(shí)混合氣體總物質(zhì)的量關(guān)系．